授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | | 磁気圏における宇宙プラズマ物理の基本概念、地球・惑星磁気圏の構造・ダイナミクスを学ぶ。特に、観測データ・観測技術を基軸として、具体的な描像と実地的な知見の獲得と深化、及び、幅広い応用力・俯瞰力の修得を目指す。 |
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授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | | This class deals with basic space plasma physics in the terrestrial/planetary magnetosphere, and their structure and dynamics, the in-situ measurement techniques in space. |
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到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN)) | | | 地球惑星磁気圏の基本的な構造・ダイナミクス、諸現象および一般的な宇宙プラズマ計測技術について理解し定量的に説明できる。 |
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到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | | The goal of this class is to understand and quantitatively explain the basic structures, the dominant dynamics, the various fundamental phenomena of the terrestrial/planetary magnetospheres, and the common techniques for the space plasma measurements. |
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授業の内容や構成
Course Content / Plan | | 1. Lecture Briefing and Research Activity
1.1. Introduction
1.2. Research Activity
1.3. Basic Physical Quantities
1.4. Reference
2. Basic Concepts of Plasma
2.1. Debye Shielding
2.2. Plasma Oscillation
2.3. Plasma Parameter
2.4. Coulomb Collision
2.5. Plasma Beta and Pressures
2.6. Basic Equations
2.7. Acoustic/Alfven Waves
3. Single Particle Motion
3.1. Cyclotron Motion
3.2. Electric Drift
3.3. Gradient B Drift
3.4. Curvature Drift
3.5. Adiabatic Invariants
3.6. Mirror Point and Loss Cone
4. Structure and Dynamics of Terrestrial Magnetosphere
4.1. Solar Wind
4.2. Geomagnetic Field
4.3. Dipole Magnetic Field Model
4.4. Formation of Magnetopause
4.5. Formation and Structure of Magnetotail
4.6. Coordinate Systems
4.7. Convection
4.8. Substorm
4.9. Space (Magnetic) Storm
5. Measurement Techniques for Magnetospheric Physics
5.1. Ground-based Measurement
5.1.1. Auroral Camera and Magnetometer
5.1.2. Ionospheric Radar
5.2. In-situ Measurement
5.2.1. Plasma/Particle Instrument
5.2.2. Electric/Magnetic Field and Plasma Wave Instrument
6. Dynamics of the Magnetosphere
6.1. Observations in the Magnetotail
6.2. Observations in the Polar Magnetosphere
Problems and questions given in every class have to be solved by the next class and submitted as short report.
授業時間外課題として毎回の講義で出される問題・質問を次の講義までに解く小レポートを課する。
１．講義概要と研究活動
1.1. はじめに
1.2. 研究活動紹介
1.3. 基本物理量
1.4. 参考図書
２. プラズマの基本的な概念
2.1. デバイ遮蔽
2.2. プラズマ振動
2.3. プラズマパラメータ
2.4. クーロン衝突
2.5. ベータ値・圧力
2.6. 基本方程式
2.7. 音波・アルベン波
３．一個の粒子の運動
3.1. サイクロトロン運動
3.2. 電場ドリフト
3.3. 磁場勾配ドリフト
3.4. 曲率ドリフト
3.5. 断熱不変量
3.6. ミラー点とロスコーン
４．地球磁気圏の構造とダイナミクス
4.1. 太陽風の概要
4.2. 地磁気の概要
4.3. 双極子磁場の記述
4.4. 磁気圏境界の形成
4.5. 磁気圏尾部の形成・構造
4.6. 座標系
4.7. 磁気圏対流
4.8. 磁気圏サブストーム
4.9. 宇宙嵐 (磁気嵐)
５．磁気圏観測技術
5.1. 地上観測技術
5.1.1. オーロラカメラ・磁力計
5.1.2. 電離圏レーダー
5.2. 直接観測技術
5.2.1. プラズマ・粒子観測器
5.2.2. 電磁場・プラズマ波動観測器
６．観測データに見る地球磁気圏現象
6.1. 磁気圏尾部での観測
6.2. 極域磁気圏での観測 |
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履修条件
Course Prerequisites | | | Graduate Students of Nagoya University after completion of basic electromagnetism (基本的な電磁気学を履修している名古屋大学大学院学生) |
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関連する科目
Related Courses | | Physics of the Solar Wind (惑星間空間物理学)
Plasma Astrophysics (プラズマ宇宙物理学)
Ionopsheric Physics (電離圏物理学)
Upper Atmospheric Physics (超高層大気物理学)
Experimental Cosmic-Ray Physics Research (宇宙線観測学特論) |
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成績評価の方法と基準
Course Evaluation Method and Criteria | | Short report at each attendance --- 80%, Discussion and Q&A in class --- 20%
Problems and questions given in every class have to be solved by the next class and submitted as short report.
Minimum point to pass: 60 point
(出席毎の小レポート(80%)と授業内での議論・質疑応答(20%)を総合して評価する。毎回の講義で出される問題・質問を次の講義までに解いて小レポートとして提出する。総点60点以上を合格とする。) |
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教科書・テキスト
Textbook | | The basic contents described in the following textbooks are introduced together with the other knowledge/information if necessary in this class.
以下の教科書に記載されている基本的な内容を必要に応じた他の知識・情報と共に教授する。
・ The Solar-Terrestrial Environment, J. K. Hargreaves（Cambridge University Press, ISBN:0-521-42737-1）
・ Introduction to Space Physics, M. G. Kivelson and C. T. Russell (Cambridge University Press, ISBN:0-521-45714-9)
・ Physics of Space Plasmas: An Introduction, Second Edition, G. K. Parks, Advanced Book Program, Westview Press. |
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参考書
Reference Book | | The following textbooks would be valuable for further study.
以下の教科書がより深い学習に有益であろう。
・ Physics of Space Plasmas: An Introduction, G. K. Parks（Westview Press, ISBN:0-8133-4129-9）
・ Basic Space Plasma Physics, W. Baumjohann and R. A. Treumann (Imperial College Press, ISBN:1-86094-079-X)
・ 宇宙空間物理学, 大林辰蔵著, (裳華房, ISBN4-7853-2405-8)
・ プラズマ物理入門, Introduction to Plasma Physics, F. F. Chen著, 内田岱二郎訳 (丸善, ISBN4-621-04255-6)
・太陽地球系科学, 地球電磁気・地球惑星圏学会学校教育ワーキンググループ編 (京都大学学術出版界, ISBN978-4-87698-971-3) |
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課外学習等（授業時間外学習の指示）
Study Load(Self-directed Learning Outside Course Hours) | | | 未解決の問題点あるいはさらに取り組むべき課題を授業中に指示し、その後の授業で説明を求める。 |
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注意事項
Notice for Students | | The lecture, discussion, and Q&A could be done in English if international students take this course.
日本語を十分理解できない学生が受講する場合は英語を用いることとする。 |
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他学科聴講の可否
Propriety of Other department student's attendance | | |
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他学科聴講の条件
Conditions of Other department student's attendance | | | Students from different divisions and departments need to consult the lecturer in advance. (可能、要相談) |
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レベル
Level | | | 大学基礎科目としての力学・電磁気学を履修していること、あるいは理解していることを前提とする。 |
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キーワード
Keyword | | | 宇宙空間、電磁気圏、宇宙プラズマ、惑星大気、相互作用、観測データ、探査計画 |
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履修の際のアドバイス
Advice | | | 授業中 に発言・質問を積極的に行うことで内容の理解が深まる。 |
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授業開講形態等
Lecture format, etc. | | | 状況に応じて、対面または遠隔(同時双方向型)で行う。 |
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遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置
Additional measures for remote class (on-demand class) | | 大学内で遠隔授業に参加する必要がある場合は、セミナー室・WiFi環境などを準備する。
質問などはemailで行う。 |
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